Question

氮元素可以形成多种氢化物，如NH₃、N₂H₄等．
（1）据报道，2016年中国将发射“天宫二号”空间实验室，并发射“神舟十一号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船，与“天宫二号”交会对接．火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N₂H₄）作燃料，N₂O₄作氧化剂．
已知：N₂g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.7kJ．mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ．mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ．mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ．mol^-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氨气和气态水的热化学方程式：

 

．
（2）工业上以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反应的化学方程式为：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），该反应的平衡常数和温度关系如下所示：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①该反应的△H

 

0（填“＞”或“＜”）．
②已知原料气中的氨碳比[

n(NH3)

n(CO2)

]为x，CO₂的平衡转化率为a，在一定温度和压强下，a与x的关系如下图所示．a随着x的增大而增大的原因是

 

．图中A点处，NH₃的平衡转化率为

 

．
（3）①在氨水加水稀释的过程中，NH₃．H₂O的电离程度

 

（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），

c(N H + 4 )

c(NH3?H2O)?c(H +)

的值

 

．
②室温下，amol?L^-1的（NH₄）₂SO₄溶液的pH=5，原因是

 

（用离子方程式表示），该反应的平衡常数为

 

（用含a的数学表达式表示）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）①依据平衡常数随温度变化分析判断反应吸热放热；
②增大反应物浓度，平衡正向进行；依据x含义和图象数据分析结合化学方程式换算氨气转化率；
（3）①弱电解质加水稀释促进电离，温度不变平衡常数不变；
②NH₄⁺水解导致硫酸铵溶液显酸性，氨气与酸反应得到铵盐，某（NH₄）₂SO₄水溶液的pH=5，依据水解平衡常数列式计算；

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.7kJ．mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ．mol^-1
③N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ．mol^-1
④2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ．mol^-1
依据盖斯定律和热化学方程式计算，③×2-[②+④+①]得到气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氨气和气态水的热化学方程式：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）?3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol^-1；
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）?3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol^-1；
（2）①平衡常数随温度升高减小，说明正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；      
②2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），图象分析判断，增大氨气浓度平衡正向进行，从而提高CO₂的转化率；   
A点处x=3，原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比为3，二氧化碳转化率为63%，假设氨气为3mol，二氧化碳为1mol，则反应的二氧化碳为0.63mol，
依据化学方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反应的氨气为1.26mol，
NH₃的平衡转化率=

1.26mol

3mol

×100%=42% 
故答案为：c（NH₃）增大，平衡正向移动，从而提高CO₂的转化率：42%；
（3）①在氨水加水稀释的过程中，NH₃．H₂O的电离程度增大，温度不变电离平衡常数不变，水的离子积常数不变，

c(NH4+)

c(NH3?H2O)c(H+)

=

c(NH4+)c(OH-)

c(NH3?H2O)c(H+)c(OH-)

=

Ka

Kw

，所以稀释过程中比值不变；
故答案为：增大，不变；
②NH₄⁺水解导致硫酸铵溶液显酸性，水解方程式为NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，氨气与酸反应得到铵盐，故答案为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
某（NH₄）₂SO₄水溶液的pH=5，溶液中c（H⁺）=10^-5，平衡常数K=

10-5(10-5-10-9)

2a-(10-5-10-9)

=

1×10-10

2a-1×10-5

故答案为：

1×10-10

2a-1×10-5

；

点评：本题考查了是书写方法和盖斯定律计算应用，弱电解质电离平衡和盐类水解的分析判断，影响平衡的因素分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．